Оценка природных условий и определение вероятного уровня урожая культуры на основе метода программирования урожайности

Как известно, технология возделывания сельскохозяйственных растений направлена на то, чтобы повысить использование ими солнечной энергии.

Основные районы земледелия Тюменской области находятся между 55−59° северной широты. Здесь приход физиологически активной солнечной радиации (ФАР) за вегетационный период (80−110 суток) составляет 1,9−2,5 млрд. ккал/га.

При программировании обычно определяют два уровня урожайности: потенциальную и действительно возможную в богарных условиях. Под потенциальной урожайностью (ПУ) имеют в виду такую, которая теоретически могла бы быть достигнута в результате усвоения культурами запрограммированного процента приходящей фотосинтетической активной радиации при условии, что все другие почвенно-климатические факторы находятся в оптимуме и будет применяться передовая агротехника. Она может быть рассчитана по формуле.

ц/га (1).

где: ПУ — урожайность абсолютно сухой биомассы;

О — сумма ФАР за период вегетации; ккал/га;

К_о — коэффициент использования ФАР посевами, %;

С — калорийность единицы урожая органического вещества, ккал/кг;

• 100 — для учета процента усвоения ФАР;
• 10² — перевод данных в ц/га.

Следует учесть, что коэффициент К₀ варьирует в зависимости от биологических особенностей культур, почвенного плодородия, технологии возделывания растений и других факторов. Поэтому с учетом агротехники он способен изменяться в следующих пределах: невысокий уровень агротехники 0,5−1,5; средний уровень агротехники 1,5−3,0; высокий уровень агротехники 3,5−5,0; очень высокий уровень агротехники 6,0−8,0.

Необходимые для расчетов суммы средних многолетних значений ФАР могут быть взяты из справочника по климату и местных наблюдений.

Для тритикале, выращиваемого Тюменском районе:

ц/га В большинстве случаев важно знать потенциальные уровни основной продукции, которые могут быть рассчитаны по формуле.

ц/га (2).

где: У — урожайность основной сельскохозяйственной продукции при стандартном содержании в ней влаги, ц/га; V — урожайность абсолютно сухой биомассы, ц/га; W — стандартная влажность основной продукции, %; а — сумма частей в соотношении основной и побочной продукции абсолютно сухой биомассы.

Стандартная влажность хорошо известна и составляет для семян зерновых 14%, клубней картофеля и корней корнеплодов — 80%, многолетних трав на сено — 16%, кукурузы на силос — 70%.

Коэффициент «а» зависит от сорта, технологии возделывания, погодных условий. Обычно с повышением продуктивности посевов полезная часть урожая возрастает, часто значительно. Поэтому в случае возделывания новых сортов необходимо этот коэффициент уточнять.

ц/га Таким образом, потенциальная урожайность озимой тритикале при 2,3% усвоения ФАР будет составлять 216,82 ц/га семян.

Разумеется, содержание питательных веществ в почве должно полностью удовлетворять биологические потребности сельскохозяйственных культур, влажность почвы соответствовать оптимальной, т. е. находиться в пределах 65- 70% от полной полевой влагоемкости, что реально только для орошаемых участков.

При этом оптимальная листовая поверхность составляет 30−40 тыс. м³. На каждом гектаре должно быть 4 млн. продуктивных стеблей зерновых культур, 114…120 тыс. растений кукурузы, 40…60 тыс. кустов картофеля и т. д. Расчет действительно возможной урожайности (ДВУ) по ресурсам влаги производят различными способами.

Простейший из них основан на использовании соотношения.

(3).

где: ДВУ — действительно возможная урожайность сухой биомассы, ц/га, лимитируемая ресурсами влаги;

W — ресурсы продуктивной влаги;

K_w — коэффициент водопотребления.

Продуктивную влагу определяют как разность между годовой суммой осадков и непроизводительными ее расходами, которые обычно составляют 30−40% от общего количества осадков. Однако различная влагоемкость почв, рельеф местности и другие факторы обусловливают значительные колебания продуктивной влаги, Более достоверные данные получают, когда продуктивную влагу учитывают как сумму запасов продуктивной влаги в метровом слое почвы на момент посева плюс эффективное использование осадков за вегетационный период.

Для вычислений необходимо знать коэффициент водопотребления K_w. Он является специфичным для каждой культуры и может изменяться в широких пределах в зависимости от системы удобрений, теплообеспеченности и других факторов. Растение расходует на создание одной единицы сухого вещества настолько меньше влаги, насколько полнее удовлетворяются его потребности в других факторах жизни. Чем ниже почвенное плодородие и уровень технологии возделывания культур, тем коэффициент водопотребления выше.

При перерасчете полученной абсолютно сухой биомассы на урожайность озимой тритикале в соответствии с формулой (2) имеем:

Оптимальные дозы удобрений рассчитывают с учетом выноса элементов питания планируемым урожаем. Для этого необходимо знать химический состав растений.

Зная содержание питательных веществ в растениях, находят вынос азота, фосфора и калия планируемым урожаем.

При расчете доз удобрений на запрограммированную урожайность следует знать коэффициенты использования растениями питательных веществ из почвы и из внесенных органических и минеральных удобрений.

Для зерновых культур коэффициент усвоения азота из почвы равен 30%, фосфора — 30%, калия — 60%, для пропашных, соответственно, 35, 70 и 70%.

При наличии сведений о запланированной урожайности, запасах питательных веществ в почве, коэффициентах их использования из почвы, из минеральных и органических удобрений требуемые дозы внесения туков рассчитывают по формуле.

(4).

где: Д — доза внесения удобрений в туках, ц/га;

В — вынос элементов минерального питания с программированной урожайностью, кг/га; П — содержание доступного питательного вещества в почве, кг/га; Кп — коэффициент использования питательного вещества из почвы, %; Ку — коэффициент использования питательного вещества из удобрений, %; Су — содержание питательного вещества в используемом удобрении, %; 100 -перевод данных в ц/га.

Если совместно используются минеральные и органические удобрения, то можно произвести расчет по формуле.

(5).

где: Д, В, Кп, Ку, Су — те же обозначения, что и в формуле (4);

До — количество вносимого органического удобрения, т/га;

Со — содержание в органическом удобрении соответствующего питательного вещества, кг/т;

Ко — коэффициент использования питательного вещества в органическом удобрении.

Требуемое количество питательных веществ можно компенсировать внесением локально до посева 5 ц нитрофоски на гектар и в рядки с семенами 0,76 ц двойного суперфосфата. Таким образом, для расчета доз удобрений балансовым методом необходимо знать вынос питательных веществ на 1 ц основной продукции с учетом побочной. Содержание фосфора и калия (мг/100 г почвы) берется из почвенных картограмм. Для перевода их в кг/га эти показатели элементов следует умножить на 30, так как каждый миллиграмм элемента на 100 г почвы равен 30 кг на гектар; в пахотном слое количество нитратов определяют перед посевом. Зная процентное содержание питательных веществ в удобрениях и коэффициент их использования, легко рассчитать по формуле (4) необходимое количество минеральных удобрений для получения запрограммированной урожайности.

Нормы высева могут быть рассчитаны различными способами. Простейший из них основан на использовании коэффициента высева и вычисляется по формуле.

(6).

где: Н — норма высева, кг/га;

А — масса 1000 зерен, г;

К — коэффициент высева в млн. шт. всхожих зерен на 1 га;

X — посевная годность семян, % (произведение чистоты и всхожести семян).

кг/га.